JP2011224622A - 鋳型砂の撹拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌槽の底部への鋳型砂の付着を抑制することにより、撹拌部材の摩耗を低減することができる撹拌装置を実現する。
【解決手段】撹拌装置１０は、鋳型砂Ｓと鋳型砂Ｓに対する添加物とが投入される有底円筒状に形成された撹拌槽１１と、鋳型砂Ｓ及び添加物をすくい上げて撹拌する撹拌部材１３と、を備えている。撹拌部材１３は、撹拌槽１１の底部１１ａに対して傾斜した第１傾斜面１３ａを有しており、底部１１ａに沿って回転し、第１傾斜面１３ａにより鋳型砂Ｓをすくい上げて撹拌混合する。撹拌部材１３は、鋳型砂Ｓを底部１１ａに向かって付勢し、回転方向Ｒに案内する第１案内部材１３ｂを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、鋳型砂に水や粘結剤等を添加し、撹拌混合するための鋳型砂の撹拌装置に関する。

従来より、鋳物の製造工程において、鋳型を形成する鋳型砂は一連の再生サイクルにより再利用されている。ここで、注湯後に型バラシされた鋳型砂に水を添加して冷却する冷却工程や鋳型砂に粘結剤、硬化剤、滑剤等を添加して混練調整する混練工程などにおいて、鋳型砂と添加物との撹拌混合が行われる。

このような撹拌混合に用いられる撹拌装置として、例えば、特許文献１には、撹拌槽内に回転羽根（撹拌部材）を備え、その回転羽根の回転により鋳型砂と水とを撹拌混合して、鋳型砂の水分調整をする方式の撹拌装置が開示されている。

実公昭６２−１７４７５５号公報

添加物が添加された鋳型砂は非常に付着しやすい状態になっているため、上述のような撹拌装置を用いた場合、撹拌層の底部に鋳型砂が付着して、回転羽根（撹拌部材）と撹拌槽の底部との間の空隙に堆積することがあった。この場合、回転羽根（撹拌部材）が底部に付着した鋳型砂との摺動により摩耗し、寿命が短くなり交換頻度が高くなるおそれがあった。

そこで、本発明は、撹拌槽の底部への鋳型砂の付着を抑制することにより、撹拌部材の摩耗を低減することができる撹拌装置を実現することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、鋳型砂の撹拌装置が、鋳型砂と鋳型砂に対する添加物とが投入される有底円筒形の撹拌槽と、前記撹拌槽の底部に対して傾斜した第１の傾斜面を有し、前記底部に沿って回転し、前記傾斜面により鋳型砂及び添加物をすくい上げて撹拌する撹拌部材と、を備え、前記撹拌部材には、前記第１の傾斜面の下端部から回転方向の上方に向かって延設され、鋳型砂及び添加物を前記底部に向かって付勢するとともに、回転方向に案内する第１の案内部材が設けられている、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の発明によれば、鋳型砂及び添加物をすくい上げて撹拌する撹拌部材に設けられた第１の案内部材により、鋳型砂及び添加物を底部に向かって付勢するとともに、回転方向に案内することができるため、鋳型砂の一部が常に底部に向かって力を加えながら移動し、底部に付着しようとする鋳型砂を掻き取っていく。これにより、撹拌槽の底部への鋳型砂の付着を抑制することができるので、撹拌部材の摩耗を低減することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の鋳型砂の撹拌装置において、前記撹拌部材は、回転方向の後方部から前記撹拌槽の底部に向かって板状に形成され、鋳型砂及び添加物を回転方向に案内する第２の案内部材を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の発明のように、撹拌部材が、回転方向の後方部から撹拌槽の底部に向かって板状に形成され、鋳型砂及び添加物を回転方向に案内する第２の案内部材を備えた構成では、撹拌部材の回転時に撹拌部材と底部との間隙を通過し、撹拌部材から見て回転方向の後方に流れる鋳型砂を、回転方向に案内することができる。これにより、底部に付着しようとする鋳型砂を掻き取ることができるので、鋳型砂が底部に付着することを抑制することができる。また、回転方向の後方に流れる鋳型砂を少なくすることができるので、第１案内部材により回転方向に案内する鋳型砂を増大させることができ、鋳型砂の底部への付着抑制効果を、より向上させることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の鋳型砂の撹拌装置において、前記第１の案内部材は、回転方向に向かって傾斜する第２の傾斜面を備えており、前記第２の傾斜面は、回転方向に対して４５〜８５°の角度を成す、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の発明のように、第１の案内部材が備えている第２の傾斜面が回転方向に対して４５〜８５°の角度を成すように構成すると、撹拌槽の底部に付着しようとする鋳型砂を掻き取るために必要な量の鋳型砂を、十分な力で底部に向かって付勢することができるため、鋳型砂の底部への付着抑制効果を十分に発現させることができ、好適である。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の鋳型砂の撹拌装置において、前記底部に向かって水を供給する水添加手段を更に備えた、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の発明のように、底部に向かって水を供給する水添加手段を更に備えると、底部に付着している鋳型砂に水を含ませやすくなり、鋳型砂を柔らかく、底部から掻き取りやすい状態にすることができる。これにより、より効果的に鋳型砂の底部への付着を抑制することができる。

本発明の撹拌装置を備えた冷却装置の構成図である。 撹拌装置の縦断面説明図である。 図３（Ａ）は攪拌装置内部を上方から見た平面説明図であり、図３（Ｂ）は攪拌部材を側面から見た一部拡大図であり、図３（Ｃ）は攪拌部材の下端部近傍を側面から見た拡大図である。

本発明の鋳型砂の撹拌装置について、型バラシされた鋳型砂を混練工程に送る前に冷却する冷却工程で用いる冷却装置を例に説明する。図１に示すように、冷却装置１は、注入湯後に型バラシされ高温状態の鋳型砂を投入し、水を添加して撹拌混合する撹拌装置１０と、水と撹拌混合された鋳型砂を冷却する冷却槽２１と、冷却された鋳型砂を貯留するホッパー２２と、を備えている。撹拌装置１０の上部には、噴射ノズルなどの水を供給するための水添加手段１２が設けられている。

注入湯後に型バラシされた鋳型砂Ｓは、ベルトコンベア３１により搬送され、砂温・水分センサ２３により撹拌前の鋳型砂Ｓの温度及び水分量を測定した後に、撹拌装置１０に投入される。ここで、砂温・水分センサ２３及び水添加手段１２には図示しない制御装置が接続されており、当該制御装置は砂温・水分センサ２３により測定された鋳型砂Ｓの温度及び水分量に基づいて水添加手段１２により添加する水の量を制御する。

撹拌装置１０に投入された鋳型砂Ｓには、水添加手段１２により所定の水分量、例えば、１〜３重量％となるように水が添加され、撹拌混合される。

水と撹拌混合された鋳型砂Ｓは、撹拌装置１０から冷却槽２１へと送出される。冷却槽２１では、添加された水の蒸発により鋳型砂Ｓが冷却される。

冷却槽２１で冷却された鋳型砂Ｓは、冷却槽２１からホッパー２２へと送出される。ホッパー２２の下方には、ベルトコンベア３２が設けられており、ホッパー２２から排出された鋳型砂Ｓを砂温・水分センサ２４により温度及び水分量を測定した後に、図示しない混練装置へ搬送する。

次に、撹拌装置１０の構造について説明する。図２に示すように、撹拌装置１０は、鋳型砂Ｓと鋳型砂Ｓに対する添加物とが投入される有底円筒状に形成された撹拌槽１１と、鋳型砂Ｓ及び添加物をすくい上げて撹拌する撹拌部材１３と、水添加手段１２とを備えている。本実施形態では、添加物は水である。また、以下の説明において、鋳型砂Ｓは水を添加されたものを含む。

撹拌槽１１の底部１１ａの中心部には、駆動機構１４により回転駆動される回転部材１５が設けられており、複数の撹拌部材１３が取り付けられている。本実施形態では、撹拌部材１３は１２０°間隔で３個設けられている。

撹拌部材１３は、撹拌槽１１の底部１１ａに対して傾斜した第１傾斜面１３ａを有しており、底部１１ａに沿って回転し、第１傾斜面１３ａにより鋳型砂Ｓをすくい上げて撹拌混合する。
第１傾斜面１３ａの底部１１ａに対する傾斜角は、鋳型砂Ｓをすくい上げて十分な撹拌混合が達成できれば任意であるが、１３５〜１６０°が好適である。
撹拌部材１３と撹拌槽１１の内側壁との間の空隙は、撹拌中の鋳型砂Ｓが滞らない程度に形成されている。

撹拌部材１３は、鋳型砂Ｓを回転方向Ｒに案内する第１案内部材１３ｂ及び第２案内部材１３ｃを備えている。

第１案内部材１３ｂは、第１傾斜面１３ａの下端部から回転方向Ｒの上方に向かって設けられており、回転方向Ｒに向かって傾斜する第２傾斜面１３ｄを備えている。第１案内部材１３ｂは、鋳型砂Ｓを底部１１ａに向かって付勢し、回転方向Ｒに案内することができる形状に形成されている。

撹拌部材１３が回転すると、第１案内部材１３ｂを乗り越えた鋳型砂Ｓは、第１傾斜面１３ａにより上方にすくいあげられて撹拌される。そして、残りの鋳型砂Ｓは、第１案内部材１３ｂにより底部１１ａに向かって押圧されながら回転方向Ｒに移動する。
鋳型砂Ｓの一部が常に底部１１ａに向かって力を加えながら移動し、底部１１ａに付着しようとする鋳型砂Ｓを掻き取っていくので、鋳型砂Ｓが底部１１ａに付着することを抑制することができる。これにより、従来、底部１１ａに付着した鋳型砂Ｓにより撹拌部材１３に発生していた摩耗を低減することができる。

第１案内部材１３ｂの第２傾斜面１３ｄが底部１１ａ（回転方向Ｒ）に対して傾斜する傾斜角αは、鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着抑制効果を十分に発現させることができるように設定する。傾斜角αを４５〜８５°とすると、底部１１ａに付着しようとする鋳型砂Ｓを掻き取るために必要な量の鋳型砂Ｓを、十分な力で底部１１ａに向かって付勢することができるため、鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着抑制効果を十分に発現させることができ、好適である。傾斜角αが８５°を超えると、底部１１ａに向かって付勢する力が小さくなるため、底部１１ａに付着しようとする鋳型砂Ｓを掻き取る力が減少してしまうので、鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着抑制効果を十分に発現させることができない。

底部１１ａから第２傾斜面１３ｄの上端部までの高さｈは、底部１１ａに付着しようとする鋳型砂Ｓを掻き取るために必要な量の鋳型砂Ｓを移動させることができればよく、傾斜角α、幅ｗとにより適宜設定する。高さｈは、撹拌混合する鋳型砂Ｓ及び添加物、撹拌条件などにもよるが、例えば、一般的な撹拌速度である１５０ｒｐｍ程度の回転速度で、鋳型砂Ｓと１〜３重量％の水とを撹拌混合する場合には、１０〜２０ｍｍを好適な値として挙げることができる。

第２案内部材１３ｃは、撹拌部材１３の回転方向Ｒの後方部から撹拌槽１１の底部１１ａに向かって板状に形成されている。第２案内部材１３ｃは、撹拌部材１３の回転時に撹拌部材１３と底部１１ａとの間隙を通過し、撹拌部材１３から見て回転方向Ｒの後方に流れる鋳型砂Ｓを、回転方向Ｒに案内する。これにより、底部１１ａに付着しようとする鋳型砂Ｓを掻き取ることができるので、鋳型砂Ｓが底部１１ａに付着することを抑制することができる。また、回転方向Ｒの後方に流れる鋳型砂Ｓを少なくすることができるので、第１案内部材１３ｂにより回転方向Ｒに案内する鋳型砂Ｓを増大させることができ、鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着抑制効果を、より向上させることができる。

第２案内部材１３ｃは、鋳型砂Ｓを底部１１ａに向かって付勢することができる形状、例えば、回転方向Ｒの後方に向かって傾斜して形成すると、鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着抑制効果を向上させることができ、好ましい。

水添加手段１２は、撹拌槽１１の底部１１ａに向かって水を供給するようにノズルの向きが設定されている。これにより、底部１１ａに付着している鋳型砂Ｓに水を含ませやすくなり、鋳型砂Ｓを柔らかく、底部１１ａから掻き取りやすい状態にすることができる。これにより、より効果的に鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着を抑制することができる。

（変更例）
本実施形態では、撹拌部材１３が３個の撹拌装置１０を例示したが、撹拌部材１３の個数は任意である。また、鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着抑制効果が認められれば、第１案内部材１３ｂ、第２案内部材１３ｃは、必ずしもすべての撹拌部材１３に設ける必要はない。更に、鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着抑制効果が認められれば、第２案内部材１３ｃを設けない構成を採用することもできる。
また、第１傾斜面１３ａ及び第２傾斜面１３ｄは平面形状として図示されているが、これに限定されるものではなく、曲面で構成することもできる。

［実施例］
第１案内部材１３ｂを有していない従来の撹拌部材を備えた撹拌装置を比較例とし、本発明の撹拌装置の効果を確認した。撹拌部材は窒化けい素製である。第１案内部材１３ｂは幅ｗを１０ｍｍに形成し、傾斜角αが７５°となるように撹拌部材１３に設けた。

鋳型砂として生型砂４０ｋｇを撹拌槽に投入し、水分量は２．８％とし、撹拌部材の回転速度は１５５ｒｐｍで撹拌を行った。撹拌部材の摩耗の程度の評価は、撹拌部材１つあたりの重量減を測定し、単位時間当たりの重量減を算出することにより行った。

評価結果を表１に示す。単位時間あたりの撹拌部材の重量減は、比較例の攪拌装置では２．８×１０^−１ｇ／ｈであったのに対し、本発明の撹拌装置では、１．２×１０^−２ｇ／ｈであり、摩耗速度を１／２０以下に低減することができた。これにより、本発明の撹拌装置により撹拌部材の摩耗を大幅に低減できることが確認された。

［実施形態の効果］
（１）上述のように、本発明の鋳型砂の撹拌装置１０によれば、撹拌部材１３に設けられた第１案内部材１３ｂにより、鋳型砂Ｓを底部１１ａに向かって付勢するとともに、回転方向Ｒに案内することができるため、鋳型砂Ｓの一部が常に底部１１ａに向かって力を加えながら移動し、底部１１ａに付着しようとする鋳型砂Ｓを掻き取っていく。これにより、撹拌槽１１の底部１１ａへの鋳型砂Ｓの付着を抑制することができるので、撹拌部材１３の摩耗を低減することができる。

（２）撹拌部材１３が第２案内部材１３ｃを備えた構成では、回転方向Ｒの後方に流れる鋳型砂Ｓを少なくすることができるので、第１案内部材１３ｂにより回転方向Ｒに案内する鋳型砂Ｓを増大させることができ、鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着抑制効果を、より向上させることができる。

（３）底部１１ａに向かって水を供給する水添加手段１２を備えている場合、底部１１ａに付着している鋳型砂Ｓに水を含ませやすくなり、鋳型砂Ｓを柔らかく、底部１１ａから掻き取りやすい状態にすることができる。これにより、より効果的に鋳型砂Ｓの底部１１ａへの付着を抑制することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態では、鋳型砂の撹拌装置として、冷却装置に用いられるものを例示したが、所定の温度に保持された撹拌槽に、鋳型砂とともに粘結剤、硬化剤、滑剤等を投入し、混練調整する混練工程にて用いる撹拌装置などにも用いることができる。

１ 冷却装置
１０ 撹拌装置
１１ 撹拌槽
１１ａ 底部
１２ 水添加手段、
１３ 撹拌部材
１３ａ 第１傾斜面（第１の傾斜面）
１３ｂ 第１案内部材（第１の案内部材）
１３ｃ 第２案内部材（第２の案内部材）
１３ｄ 第２傾斜面（第２の傾斜面）

Claims (4)

1. 鋳型砂と鋳型砂に対する添加物とが投入される有底円筒形の撹拌槽と、
   前記撹拌槽の底部に対して傾斜した第１の傾斜面を有し、前記底部に沿って回転し、前記傾斜面により鋳型砂及び添加物をすくい上げて撹拌する撹拌部材と、を備え、
   前記撹拌部材には、前記第１の傾斜面の下端部から回転方向の上方に向かって延設され、鋳型砂及び添加物を前記底部に向かって付勢するとともに、回転方向に案内する第１の案内部材が設けられていることを特徴とする鋳型砂の撹拌装置。
2. 前記撹拌部材は、回転方向の後方部から前記撹拌槽の底部に向かって板状に形成され、鋳型砂及び添加物を回転方向に案内する第２の案内部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の鋳型砂の撹拌装置。
3. 前記第１の案内部材は、回転方向に向かって傾斜する第２の傾斜面を備えており、前記第２の傾斜面は、回転方向に対して４５〜８５°の角度を成すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋳型砂の撹拌装置。
4. 前記底部に向かって水を供給する水添加手段を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の鋳型砂の撹拌装置。

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